CN102664224A

CN102664224A - 一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管

Info

Publication number: CN102664224A
Application number: CN2012101656199A
Authority: CN
Inventors: 林志伟; 蔡建九; 陈凯轩; 张永; 单智发; 林志园
Original assignee: Xiamen Changelight Co Ltd
Current assignee: Xiamen Changelight Co Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，包括一衬底，衬底下表面连接第一电极，沿衬底的上表面依次生长有布拉格反射层、第一P型限制层、第一有源层、第一N型限制层、第一N型电流扩展层、腐蚀截止层、第二N型电流扩展层、第二N型限制层、第二有源层、第二P型限制层、第二P型电流扩展层，第二P型电流扩展层的上表面连接第二电极，第二N型电流扩展层的侧面连接第三电极，第一电极和第二电极的极性相同，第三电极与第一电极和第二电极的极性相反；本发明能同时或分别发出两种不同颜色的光，降低了需要变色或配色的发光二极管的制造成本；另一方面也可有效提高发光二极管的亮度。

Description

一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管

技术领域

本发明涉及AlGaInP系发光二极管的外延结构，尤其是一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管。

背景技术

发光二极管由于其低功耗、尺寸小和可靠性高而作为主要的光源得到迅猛的发展。特别近十年来发光二极管的利用领域正在迅速的扩展。提高亮度和降低发光二极管的成本成为LED领域发展的目标。

目前市场所有的具有可改变发光波长的AlGaInP系LED产品都是把两颗以上的发光二极管封装在一起，利用驱动电路改变其发光的颜色或配色。其发光二极管的外延结构都是单套结构，即在GaAs衬底上形成布拉格反射层、第一型限制层、有源层、第二型限制层、电流扩展层等这种外延结构。这种传统的改变发光波长的方式需要多颗芯片，增加了芯片和封装的成本，而且只要有一颗发光二极管出现质量问题或封装问题，就失去了其变色和配色的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，能同时或分别发出两种不同颜色的光，降低了需要变色或配色的发光二极管的制造成本；另一方面也可有效提高发光二极管的亮度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，包括一衬底，衬底下表面连接第一电极，沿衬底的上表面依次生长有布拉格反射层、第一P型限制层、第一有源层、第一N型限制层、第一N型电流扩展层、腐蚀截止层、第二N型电流扩展层、第二N型限制层、第二有源层、第二P型限制层、第二P型电流扩展层，第二P型电流扩展层的上表面连接第二电极，第二N型电流扩展层的侧面连接第三电极，第一电极和第二电极的极性相同，第三电极与第一电极和第二电极的极性相反。

为方便制作第三电极，所述构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系相同时，构成腐蚀截止层材料体系与构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系不同。这种腐蚀截止层的设计能起到在做第三电极时，腐蚀到第二N型电流扩展层就能截止。

优选所述腐蚀截止层的厚度为20～200nm。

优选所述第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%；所述腐蚀截止层就由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中100%≥y≥50%。

优选所述第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中90%≥y≥50%；所述腐蚀截止层就由 (AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中100%≥x≥40%。

如构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系不同时，因为在做第三电极时，腐蚀到第二N型电流扩展层就能截止，因此所述的腐蚀截止层可去除。此时优选所述第一N型电流扩展层由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成时，所述第二N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%、90%≥y≥50%；优选所述第一N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成时，所述第二N型电流扩展层由 (AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%、90%≥y≥50%。

上述的的发光二极管，所述的第二P型电流扩展层可优选由GaP或(AlxGa1-x)0.5In0.5P或AlyGa1-yAs三五族化合物构成，采用(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物时Al组分x的取值范围为70%≥x≥40%，采用AlyGa1-yAs三五族化合物时Al组分y的取值范围为90%≥y≥50%。

上述的发光二极管，如所述第一有源层和第二有源层的发光波长不同时，第一有源层的发光波长比第二有源层的发光波长要长，可以减少第二有源层对第一有源层向上辐射的光的吸收。

上述的发光二极管，所述第一P型限制层、第一N型限制层、第二N型限制层、第二P型限制层可优选由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中Al组分的占比浓度＞50%。

本发明由于在同一个衬底上外延集成双组发光结构，如第一有源层和第二有源层发光波长不同时，在第一电极、第二电极、第三电极同时加载电源，本发明的发光二极管能同时发出两种不同颜色的光，具有配色功能；如第一电极、第三电极加载电源，第二电极断开，本发明的发光二极管能发出一种颜色的光，如第二电极、第三电极加载电源，第一电极断开，本发明的发光二极管能发出另一种颜色的光，具有变色功能；而本发明的发光二极管只需一次封装，比起传统做法需封装两颗发光二极管，其制造成本大为降低，同时也提高其使用的可靠性。另一方面，如第一有源层和第二有源层发光波长相同时，在第一电极、第二电极、第三电极同时加载电源，第一有源层和第二有源层发出光的光强相互叠加，有效地提高了发光二极管的亮度。

本发明使得LED的外延结构向可集成的方向发展，最终降低LED终端应用产品的成本。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的结构示意图。

图2是本发明第二种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例一、图1所示，一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，包括一GaAs衬底1，衬底1下表面连接第一电极2，沿GaAs衬底1的上表面依次生长有布拉格反射层3、第一P型限制层4、第一有源层5、第一N型限制层6、第一N型电流扩展层7、腐蚀截止层8、第二N型电流扩展层9、第二N型限制层10、第二有源层11、第二P型限制层12、第二P型电流扩展层13，第二P型电流扩展层13的上表面连接第二电极14，第二N型电流扩展层9的侧面连接第三电极15，第一电极2和第二电极14的极性相同都为P极，第三电极15为N极。

优选所述腐蚀截止层8的厚度为20～200nm。

构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系相同时，构成腐蚀截止层材料体系与构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系要不同。如第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%；所述腐蚀截止层可由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中100%≥y≥50%；或所述第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中90%≥y≥50%；所述腐蚀截止层可由 (AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中100%≥x≥40%。

所述的第二P型电流扩展层13可由GaP或(AlxGa1-x)0.5In0.5P或AlyGa1-yAs三五族化合物构成，采用(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物时Al组分x的取值范围为70%≥x≥40%，采用AlyGa1-yAs三五族化合物时Al组分y的取值范围为90%≥y≥50%。

为减少第二有源层11对第一有源层5向上辐射的光的吸收，所述第一有源层5和第二有源层11的发光波长不同时，要使第一有源层5的发光波长比第二有源层11的发光波长长。如第一有源层5和第二有源层11为多量子阱结构，第一有源层5的量子阱的对数为十二对，且发光波长同为622nm；第二有源层11的量子阱的对数为八对，且发光波长同为590nm，此时两组量子阱的发光波长不一样，且第一有源层5的发光波长比第二有源层11的发光波长长。

所述第一P型限制层4、第一N型限制层6、第二N型限制层10、第二P型限制层12可由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中Al组分的占比浓度＞50%。

实施例二、图2所示，其与实施例一不同的是，构成第一N型电流扩展层7和第二N型电流扩展层9的材料体系不同，在外延结构中可不含腐蚀截止层8；如所述第一N型电流扩展层由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成时，所述第二N型电流扩展层可由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%、90%≥y≥50%；所述第一N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成时，所述第二N型电流扩展层可由 (AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%、90%≥y≥50%。

以上的两个实施例，其第一有源层5和第二有源层11的发光波长也可选用相同，如第一有源层5和第二有源层11为量子阱结构，量子阱的对数为十对，且发光波长同为622nm。

以上仅是本发明两个较佳的实施例，本领域的技术人员按权利要求作等同的改变都落入本案的保护范围。

Claims

1.一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，包括一衬底，衬底下表面连接第一电极，其特征在于：沿衬底的上表面依次生长有布拉格反射层、第一P型限制层、第一有源层、第一N型限制层、第一N型电流扩展层、腐蚀截止层、第二N型电流扩展层、第二N型限制层、第二有源层、第二P型限制层、第二P型电流扩展层，第二P型电流扩展层的上表面连接第二电极，第二N型电流扩展层的侧面连接第三电极，第一电极和第二电极的极性相同，第三电极与第一电极和第二电极的极性相反。

2.根据权利要求1所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系相同时，构成腐蚀截止层材料体系与构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系不同。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述腐蚀截止层的厚度为20～200nm。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%；所述腐蚀截止层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中100%≥y≥50%。

5.根据权利要求1或2所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中90%≥y≥50%；所述腐蚀截止层由 (AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中100%≥x≥40%。

6.根据权利要求1所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述构成第一N型电流扩展层和第二N型电流扩展层的材料体系不同时，所述的腐蚀截止层可去除。

7.根据权利要求6所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述第一N型电流扩展层由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成时，所述第二N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%、90%≥y≥50%；所述第一N型电流扩展层由AlyGa1-yAs三五族化合物构成时，所述第二N型电流扩展层由 (AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中70%≥x≥40%、90%≥y≥50%。

8.根据权利要求1或2或6或7所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述的第二P型电流扩展层由GaP或(AlxGa1-x)0.5In0.5P或AlyGa1-yAs三五族化合物构成，采用(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物时Al组分x的取值范围为70%≥x≥40%，采用AlyGa1-yAs三五族化合物时Al组分y的取值范围为90%≥y≥50%。

9.根据权利要求1或2或6或7所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述第一有源层和第二有源层的发光波长不同时，第一有源层的发光波长比第二有源层的发光波长要长。

10.根据权利要求1或2或6或7所述的一种具有双外延结构的AlGaInP系的发光二极管，其特征在于：所述第一P型限制层、第一N型限制层、第二N型限制层、第二P型限制层由(AlxGa1-x)0.5In0.5P三五族化合物构成，其中Al组分的占比浓度＞50%。